《采矿学》—兴隆庄煤矿课程设计说明书资料

1、目录1 矿井概况与地质特征 11.1 矿井概述 11.1.1 地理位置与交通 11.1.2 动力供应 11.1.3 地形与河流 21.1.4 气象 21.1.5 自然地震 21.2 井田地质特征 21.2.1 地质特征 21.2.2 构造特征 41.2.3 水文地质 41.2.4 开采技术条件 41. 3煤层特征 51.3.1 煤质特征 52 井田境界和储量 72.1 井田境界 72.1.1 井田划分的依据 72.1.2 井田边界 72.1.3 开采界限 72.1.4 井田尺寸 72.2 矿井工业储量 82.2.1 储量计算基础 82.2.2 工业储量计算 92.3 矿井可采储量 102.3.

2、1 安全煤柱留设原则 102.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 102.3.3 矿井可采储量 123 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 133.1 矿井工作制度 133.2 矿井设计生产能力及服务年限 133.2.1 确定依据 133.2.2 矿井设计生产能力 133.2.3 矿井服务年限 133.2.4 井型校核 144 井田开拓 154.1 井田开拓的基本问题 154.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 154.1.2 工业场地位置、形状和面积 164.1.3 阶段划分和开采水平设置及参数 164.1.4 开拓方案及经济技术比较 18课程设计总结 21211矿井概况与地质特征1.1

3、矿井概述1.1.1 地理位置与交通兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内， 井田横跨兖州、曲阜两市。津浦铁路干 线纵贯井田东北部，兖济铁路从井田北侧向西延伸，兖石铁路自井田南侧向东延 伸，西接京九线，东至石臼所新港，矿区铁路经大东章集配站与津浦铁路相接。 公路四通八达，104国道沿井田东部通过，兖济公路沿井田西部通过，兖邹公路 贯穿井田范围，区内地势平坦，交通十分方便。矿井北距兖州市 8 km,东距程 家庄2.1 km,东南距邹城市14 km。矿井交通位置图见图1-1。剑站公 里济南156青岛649徐162上褥718石臼所298图1-1矿井交通位置图1.1.2 动力供应矿井供电系统共有两个电源，分别来

4、自济宁电业局的马青变电站和兴隆庄煤 泥自备热电厂。来自马青变电站的电源线路共有两回，线路电压等级为35 kv,导线型号lgj-185。运行方式为：一回运行，一回带电热备用。来自兴隆庄煤泥自备热电 厂的电源线路共有三回。一回为6 kv电源线路，导线型号为 yjlv-3x150-6, 6条并用；另两回35 kv电源线路，导线型号分别为yjv22-1x150-35和 yjv22-1 >240-35。1.1.3 地形与河流区内为第四系冲积平原， 地形平坦， 由东北向西南逐渐降低， 坡度极为平缓。地面标高变化于+52 m+44 m之间，井口附近地势较高，工业广场标高为+49.20 m。除特大洪水外

5、，一般不受威胁。区内有泗河纵贯全区。泗河全长 142 km,河 宽1001000 m,流域面积2590 km2,最大流量3380 m3/s；流经本区3层煤隐 伏露头的部分地段，向西南注入南阳湖， 属一季节性河流， 与第四系潜水有一定的水力联系。1.1.4 气象本区为温带半湿润季风区， 属大陆与海洋间过渡性气候， 四季分明。 据济宁、 兖州、邹城气象站19592001年的观测资料，年平均气温14.1° ,气温最低月 为元月，平均气温-2°。最高气温为 7 月份，平均气温29°，最高可达40°以上。 年平均降雨量712.7 mm， 年最小降雨量347.90

6、mm， 最大降雨量1179.3 mm。雨季多集中在78月，有时延至9月，其降雨量约占全年降雨量的 65%。年平 均蒸发量1884.8 mm,最大蒸发量多在47月，约占全年蒸发量的45%。风向 频率多为南及东南风，年平均风速2.73 m/s,极端最大风速24 m/s,最大风速的风向多为偏北风。结冰期由11月至翌年3月，最大冻土深度0.45 m,最大积雪 厚度 0.19 m。1.1.5 自然地震兖州市的地震烈度为 7 度。据中国地质资料年表记载，本区地震活动性不强。 但本区无感地震频发。 据记载， 充州、 邹县共发生地震36次（截止 1999） ，其中破坏性地震7 次。1.2 井田地质特征兴隆庄井

7、田位于兖州煤田东北隅， 属全隐蔽井田。北部以滋阳断层为界，南邻鲍店井田，东接东滩井田， 西靠杨村井田， 西北以兖州城安全煤柱接上组煤层 露头为界。1.2.1 地质特征兖州煤田为一轴向北东、 向东倾伏的不对称向斜。 兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北翼，为一走向北东北西，倾向南北北东，倾角214°的单斜构造。主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组， 煤系和煤层沉积稳定， 为华北型含煤岩系 , 无岩浆侵入，平均厚度310 m ，全部为第四系冲积层所覆盖，井田地质综合状况如图 1-2。地层系统地层 g度 （m）综合柱状1:500踩居怀亦居厚度（m）3最小最大 名称一平拘一层问里（m»

8、;最小最大 平均岩性特征界系统组新生界第四系q39.8057.2040.05第五段：由棕黄色为主的粘土、砂质粘土、粘 土质砂（砂砾）、砂（砂砾）层等相间组成。其 中粘土类约占68%砂土类由长石、石英组成，.* _ l_s.-一 *松散。!.4i.2zz-zz-zz15.0 32.9第四段.由_ljc包或褐黄包桁_l中甘物，吵庾桁_l 等组成，分布较稳定。18613：.2723amee-12.5 41.0第二段：田珠黄色或珠偈色细砂以及粘土、 砂质粘土、粘土质砂（砂砾）等相间组成。=匚二-匚三三mm mm52.1 117.1第二段：由浅灰色、灰绿色、杂色粘土及中一,二：" ： f!等a

9、 yo 柏 t 寺£h.力匕. r、何 做"oe|- -r11 e不整合32.3 士第一段：以含粘土的中、粗砂及砂砾为主， 中夹粘土透镜体。二二二t gi(.c(a ha ll j中生 界侏罗 系 j上统j30度厚39202：不整合以紫红色厚层细砂岩或中、细粒砂岩为主，间 夹细砂岩与泥岩互层，下部岩性松散，底部偶见 薄层底砾岩，本组地层仅分布在井田的东部边缘。 k k!工；£古生界叠系p_l 统 p2酸 _1_.石盒子组浅厚79.90整合为灰色、紫色等朵色泥岩、砂质泥岩，颗权不均。本组地层仅在井田北部的83号孔和84号孔附近有残留下统pl下 石 盒 子 组pl2*

10、 - m,分界砂岩0.6019.80以杂色粘土岩为主，间夹灰灰绿色薄层粗、中、细 砂岩及粉砂岩。偶见大羽羊齿、科达木等植物化石。 底部普遍发育一层灰灰白色粗砂岩或含砾粗砂岩， 孔隙大，硅质接触式胶结，岩性稳定，可作为对比标 志。60出001上一-.81-=-8二整合5.50.<14山西组p1431293eiir irr |2 煤 055.50 120.8080.99上段由杂色泥岩、中、细砂岩组成。下段为含煤段发育有第2、3层煤，其间为灰灰白 色厚层中砂岩夹粉细砂岩，构成 3煤顶板砂岩。下 部为灰深灰色细、中砂岩或粉砂岩，为 3煤底板砂 石0一. ., >>ibbau 1327

11、7.>.3915：;二一bmtabbz0.843炉 2.30 10.658.28整合14.95 42.8529.751-一 二 jh- « h- i 11 uw d ma24.1546.34石炭系c上统c太原组456,8f18 牛 15mb6煤中由暗灰灰黑色粉砂岩、泥岩组成，含薄层煤三层，第二层灰岩较少见。三灰：灰深灰色石灰岩，岩溶裂隙较 发育。上段以深灰色粉砂岩、泥岩为主，下段以灰色 细砂岩及灰绿色中砂岩为主，共含薄煤1混，灰 岩6层，其中五灰层位稳定，十上灰岩较稳定。十下：浅灰灰色石灰岩，岩溶裂隙较发育。粉砂岩为主，含煤7层，其中16上、17层煤稳定可采。e36.19l_=

12、 _ 0.68 1.27 6.64 ltfl “ c5.320.卅56lie ee rrrr 八5.18 m0 4.60五灰1.200-1.17m?w2-七灰 0- 1.45 0.41 八灰 04.04 176- 5 嘿0-1.1020.61鹏03.28 1.07,-2.5610.708.35 25.2417.66. .3.90 23.8517348.788515.39 ma is rr-768国 t10:001，丸.117 辱fi -t3.60 24.809.26« ；» 一. b- 1 a-7.00 28.2718.071h-e-h2.4027.901卜从5.132 0

13、.60 2.356_卜标1.097煤0.50 1 1.2919.55-5.7812.557.95aaa4r f :7煤人1.00 十二灰0.135.7整合1.4612.32 25.9117.59t,14>r .本 溪 组28.80.07 9 十二灰0.45灰101.40 12.10灰乳白色石灰岩及杂色铝质泥岩为主，含薄煤一 g,底部为铁质岩或铝质岩。十四灰岩溶裂隙较发育。.70464.35 1八4.48m尢 1.711&517.244.48.67 1四灰, 3.16奥陶系o下 统 o2 o1725.20岸1 1 1sss假整合土浅灰青灰色石灰岩，上部夹薄层铝质泥岩， 顶部岩溶裂隙

14、较发育。第四系厚度在132.4235.29 m之间，平均厚度184.08 m,分上中下三组，以粘土、砂质粘土，含粘土的砂（砾） ，或砂（砾）等相间组成，不整合于侏罗系之上。 侏罗系的上侏罗统， 最大残厚 330.46 m， 仅保留于本区东南部的边缘地段，由紫红色细砂岩或中细粒砂岩， 间夹细砂岩与泥岩互层所组成， 底部偶见砾岩，与二叠系成不整合接触。二叠系之石盒子组最大残厚181.88 m, 一般厚度60 m 左右，以粘土岩为主，间夹细砂岩，其底部全区普遍发育着一层粗砂岩或含砾砂岩，孔隙度大，硅质接触式胶结，岩性稳定，整合于主要含煤地层山西组之上。二叠系山西组厚 84.82152.91 m, 一

15、般厚为129.62 m,为本煤田的主要含煤地层， 含有不可采的 2 层煤和稳定可采的 3 层煤，其中 3 层煤是井田的主采煤层，煤层底部多为细砂岩、粉砂岩互层，有时相变为中砂岩，整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚148.53185.13 m, 一般厚度173.42 m,以粉砂岩和泥质岩为主，间加中砂岩、粘土岩、薄层灰岩及煤层组成，共含煤23 层，均不可采。中石炭系本溪群厚21.4936.00 m, 一般厚度28.75 m,以灰岩为主，假整合于奥陶系之上。 奥陶系马家沟统总厚725.20 m， 以石灰岩为主， 有裂隙和洞穴，与下覆寒武系呈整合接触。1.2.2 构造特征井田位于兖州向斜的北翼。为

16、一倾向南东至北东，倾角214。，一般为48°，走向北东至北北西的单斜构造，并发育着次一级小型的宽缓波状起伏。区内北东向逆断层不发育， 而北西向的高角度正断层较发育， 并具有断层走向的弯曲、分叉、合并、落差时大时小、呈“入”字型构造形态等特点。煤层有古河床冲刷切割。地质构造整体比较简单，但有的采区比较复杂，局部不能开采。1.2.3 水文地质矿井水文地质比较简单。主要含水层为上覆的第四系覆盖层，总厚度平均184.08 m,分上、中、下三组，除中组粘类的厚度占73%左右，透水性弱，含水不丰富外，其上、 下两组均为含水丰富的砂及砂砾岩层。 上组含水层局部地段与地表径流和降雨进行垂直渗透补给，

17、 补给和排泄条件良好。 下组含水层间夹有不稳定的粘土层，其上有中组为隔水层，故含水性虽强，但补给和排泄条件较差，其底部含水层为煤系含水层的主要补给水源。 基岩主要含水层对矿井充水直接有关的为第 3 层煤顶部砂岩， 第三层灰岩和第十层灰岩。当有断层构造时，其它含水层也可成为奥陶系灰岩水的通道， 直接影响矿井安全开采。 煤系底部的奥陶系灰岩，厚度在450750 m之间，虽然含水丰富，但因距主采煤层甚远，故近期内对矿井生产不产生影响。根据地质报告预测，矿井正常涌水量为 215.64 m3/h，最大涌水量为 312.13 m3/h。1.2.4 开采技术条件1）地温据钻孔测定：非煤系地层地温梯度较小，一

18、般为每百米1.6。煤系地层地温梯度相应增高，一般为每百米2.7 c；综合平均梯度每百米2.44co通常-650 m以上层段的地温不超过 31 c； -650-750 m层段的地温为 31 37c。2）瓦斯、煤尘及自然发火根据地质资料，本矿井第3、16、17层煤都属于氮气带，沼气和二氧化碳含 量很底，均小于10 m3/t,属低瓦斯矿井。可采煤层均有煤尘爆炸危险，煤尘爆 炸指数一般为37%42%。各煤层都有自燃发火彳k向，自燃发火期为 36个月。1. 3煤层特征井田含煤地层共含有26层煤，总厚度17.88 m。其中稳定可采的仅有3号层 煤，煤层厚度为8.0410.05 m,力口权平均厚度为9.00

19、 m,为特厚煤层，约占煤 层总厚的50.3%,是矿井的主采煤层。煤层倾角为 210。，平均6° ,为近水 平煤层。煤层硬度系数f= 2.3。1.3.1煤质特征本区煤质稳定，各层煤的主要指标变化很小，均为中变质程度的气煤。山西 组煤层（第2、3层煤）属低硫中灰中等可选至易选煤，为沥青弱玻璃光泽， 厚层状，视密度为1.35 t/m3,煤岩成分以暗煤为主、亮煤次之，煤岩类型为亮暗 煤，煤质牌号为气煤 43,属低硫、低磷、低灰分、高发热量之煤种，是良好的 动力用煤和炼焦配煤；太原群煤层（第 616、17层煤）属中灰富硫至高硫的易 选煤，不宜单独作炼焦配煤，为动力用煤。表1-1煤种和煤质一览表

20、ma.d (%)ad (%)vadf (%)qgr.d (mj/kg)cdaf (%)st.d (%)y (mm)工业牌 号2.3514.3039.90p 33.30 43.000.45p 10qm43情煤岩成分以暗煤为主、亮煤次之，煤岩类型为亮暗煤，煤质牌号为气煤 况43,属低硫、低磷、低灰分、高发热量之煤种，是良好的动力用煤和炼 焦配煤。表1-2煤层特征表煤层厚度8.0410.05 m,加权平土w5jo 9.27 m,为特厚煤层煤层倾角一210° ,平均6° ,为近水平煤层煤层硬度系数f=2.3表1-3煤层顶底板情况一览表顶底 板 名称岩石 名称厚度 (m)特性描述老顶

21、中砂石20.34灰白色，少量燧石及菱铁质点，粒度才吓渐粗， 底部以粗粒为主，微层状缓波状层理为主，少量 斜层理粉、中 砂岩 互层11.5深灰、浅灰色，成分石英为主，下部以细粒为主， 粉砂粒细，中层状具缓波状层理发育，中部斜层 理为主。下部呈浑浊状层理。直接 顶粉砂石3.20深灰色，含苛达树等叶化石，显隐伏微波状水平 层理。直接 底粉砂石7.04深灰色，具水平层理。顶部含根化石以下含细羊 齿及苛达树化石。老底中砂石9.22灰灰白色，致密坚硬，以石英长石为主，钙泥 质胶结，斜层理为主。2井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤

22、田各部分都 能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：(1)井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适 应；(2)保证井田有合理尺寸；(3)充分利用自然条件进行划分，如地质构造(断层)等；(4)合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。2.1.2 井田边界兴隆庄井田位于兖州向斜的北翼。东部与兖州向斜轴部的东滩煤矿相邻； 北 界为津浦铁路和大岗头断层；西南与鲍家店相邻；西部以铺子断层为界；西北与 杨村煤矿相邻；南邻为鲍店煤矿。因它处于兖州向斜构造北翼。所以，本井田总 体为一单斜构造。但因受到次一级褶曲的影响，如巨王林背斜、大施村向斜及大 庙背斜等，使本矿成为一个向东突出

23、的弧形单斜构造。以巨王林背斜为界，其北为北西走向至轴部逐渐成近南北，以南逐渐转为北东走向。局部处因更小一级褶 曲的影响，形成走向上的局部扭曲，使煤层走向多变。次一级褶曲在井田内主要呈近东西走向， 个别也有呈北东走向的。区内除巨 王林背斜横跨井田中部，控制着全区煤层的走向变化外，其它小型向、背斜构造 均延展较短，仅局部控制煤层的走向变化。2.1.3 开采界限本井田只有3号煤层全局可采。2.1.4 井田尺寸井田的走向最大长度为10.0km,最小长度为3.2km。井田倾斜方向的最大长度为8.2km,最小长度为3.9km。煤层的倾角2-10°,平均为6o。井田的水平面积为39.93km2。图

24、2-1兴隆庄煤矿底板等高线图2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础1 .储量计算范围本次储量计算范围，是以上述中上级批准所定的计算边界为准。2 .工业指标根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定，煤层最低可 采厚度0.7m,煤层灰份40% 0.60.7m的煤层储量列为暂不能利用储量；小于 0.6m的煤层不计算储量。3 .夹石处理(1)凡火石厚度大于0.05m者予以剔除，小于等于0.05m,计算在煤厚之 内。(2)凡火石厚度大于等于0.7m者，则其上、下煤分层，作为独立煤层，分 别计算储量；夹石厚度小于0.7m且上、下煤分层大于夹石厚度者，则上、下煤 分层合并计算储量；若上、下煤分层

25、中有的小于火石厚度时，则将此煤分层剔除。(3)个别煤层的夹石厚度大于等于0.7m,但面积极小，上、下煤分层均大 于等于0.7m,且分布零星，无法作为独立煤层计算储量时，则作为特殊点将上、 下煤分层合并计算储量。4 .煤层容重煤层容重为1.35 t/m3。2.2.2 工业储量计算1 .矿井地质资源量：煤容重取1.35t/m3,煤层倾角平均6°,煤厚平均为9.00m。地质资源量的计算公式见下式：zz=s x mx r/cos a式中：zz地质储量，mt;s井田面积，39930000 m2;m煤层平均厚度，9.00m；r 煤的平均容重,1.35t/m3;a-煤层平均倾角，6°；故

26、地质资源量为：zz=39930000。00 1.35 10-4/cos6 °=48782.2 万 t2 .矿井工业资源/储量按式计算：zg= z111b + z122b + z2 m11 + z2m22 + z333k式中：zg矿井工业资源/储量；z111b探明的资源量中经济的基础储量；z122b控制的资源量中经济的基础储量；z2m11 探明的资源量中边际经济的基础储量；z2m22控制的资源量中边际经济的基础储量；z333推断的资源量；k一可信度系数，取0.70.9,地质构造简单、煤层赋存稳定取0.9;地质 构造复杂、煤层赋存不稳定取0.7。根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%是

27、探明的，30%是控制的，10% 是推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量。z111b=48782.2 >60% x70% =204.9mtz122b=48782.2 >30% x70% = 102.4mtz2m11= 48782.2 60% >30% = 87.8mtz2m22=48782.2 >30% m0% = 43.9mt由于地质条件简单，k取值0.9z333 k =48782.2 10% x0.9=43.9mt即：zg = z111b+ z122b+ z2m11+ z2m22+ z333k =

28、482.9mt3 .矿井设计资源/储量zs=482.9-482.9x 3%=468.4mt2.3矿井可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则(1)工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星 分布的村庄不留设保护煤柱。(2)各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场 地、村庄煤柱。岩石移动角流沙层中采用45。，煤系地层据生产矿井实测资料采用75°。(3)维护带宽度：风井场地20m,村庄10m,其他15m。(4)断层两侧煤柱宽度各为25m,井田境界煤柱宽度为50mo(5)工业场地占地面积地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决 定的说明中第十五条，工业场

29、地占指标见表 2-1表2-1工业场地占地面积指标井型(万t/a)占地面积指标(公顷/10万t)240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1 .井田边界保护煤柱矿井边界煤柱：在矿井周围边界内侧各留20m,作为与其他矿井之隔离煤柱。 如以断层为边界时，留3050m的边界煤柱。津浦铁路煤柱：以铁路中心线为 起点，向西留50mo所以边界煤柱的损失量为：边界煤柱可按下列公式计算z=sx m x r x 10-4/ cosa 0式中：z边界(断层)煤柱损失量，万t；s边界(断层)煤柱面积，660012.0 m2;m 煤层厚度，9.00m；r煤的容

30、重，1.35 t/m3;a煤层的平均倾角，6° ,断层平均倾角，6°。wj: z=660012.0x 9.00x 1.35x 10-4/ cos6° =806.3万 t2 .工业广场保护煤柱工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生 产，方便生活，节约用电。根据煤炭工业工程项目建设用地指标规定：4.0mt/a矿井的工业广场面积为 40公顷。本矿井设计生产能力为 4.0mt/a,所以取工业广场的尺寸为500mx800m的长方形。煤层的平均倾角为 6°,工业广场的中心处 在井田走向和倾向的中央，其中心处埋藏深度为-386m,该处表土层

31、厚度为40m, 主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按i级保护留维护带，宽度为20m。表2-2岩层移动角广场中心深度/m煤层倾 角煤层厚度/m冲击层厚度/ m力6y3866°9.004045°75075075°图2-2工业广场保护煤柱 由图2-2可得出保护煤柱的尺寸为：s二梯形面积=（上宽+下宽）x高/2=895595.08 m2则：工业广场的实际煤柱量为：zl=s xm xrx10-4/ cosa °式中：z工业广场煤柱量，万t;s工业广场压煤面积，923936 m2;m 煤层厚度，9.00m；r煤的容重，1.35t/m3;a为煤层倾角，

32、6°。wj: z1=923936x 9.00x 1.35x10-4/ cos6° = 1128.77万 t3 .断层保护煤柱断层煤柱留设50m宽，则井田中间的断层保护煤柱损失量为： z=25735.3x 50x 9.00x 1.35x 10-4/ cos6° =1572.0 万 t4 .津浦铁路保护煤柱铁路煤柱留设50m宽，则井田中间的铁路保护煤柱损失量为：z=6959.6x 50x9.00x1.35x 10-4/ cos6° =425.1 万5 .井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故只 计算东西风井井筒保护煤柱损失量。表2-3保

33、护煤柱损失量煤柱类型储 量(mt)井田边界保护煤柱10.9断层保护煤柱15.7工业广场保护煤柱11.3井筒保护煤柱0津浦铁路保护煤柱4.3合计42.22.3.3矿井可米储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可以按下式计算：zk=( zs - p ) x c式中：zk矿井可采储量，mt;zs矿井设计资源/储量，mt ;p永久煤柱损失煤量，mt;c采区采出率，厚煤层不小于 0.75;中厚煤层不小于0.8;薄煤 层不小于0.85。wj: zk = (468.4-42.2) x 0.8=340.96mt矿井储量汇总见表2-4所示：表2-4矿井储量汇总表煤层工业储量(mt)永久煤柱损失(mt)r#

34、设计储量(mt)设计口米佳?里 (mt)3#482.942.2468.4340.96根据矿井设计指南中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定, 本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330大，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班检修备，每班工 作8h。矿井每昼夜净提升时间为16h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源 条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多

35、方案比 较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：(1)资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大 型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大。(2)开发条件：包括矿区所处地理位置(是否靠近老矿区及大城市)，交通 (铁路、公路、水运)，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好 者，应加大开发强度和矿区规模；否则应缩小规模。(3)国家需求：对国家煤炭需求量(包括煤中煤质、产量等)的预测是确 定矿区规模的一个重要依据。(4)投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的 应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2 矿井设计生产能力兖州

36、煤田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小， 厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，、交通运输便利， 市场需求量大，宜建大型矿井。确定兴隆庄煤矿设计生产能力为 4.0mt/ a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量zk、设计生产能力a矿井服务年限t三者之间的关系为矿井 服务年限的公式为：t =z" a k式中：t 矿井的服务年限，年；zk 矿井的可采储量，万吨；a 矿井的设计生产能力，万吨/年；k 矿井储量备用系数，取1.3。wj: t =34096/ (400x 1.3)年=65.6年>60 年符合煤炭工业矿井

37、设计规范要求。3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井 型进行校核：(1)煤层开采能力井田内3#煤层平均9.00m,为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现 代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面保产。(2)辅助生产环节的能力校核矿井设计为特大型矿井，开拓方式为双立井单水平开拓，运煤能力和大型设 备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷 胶带输送机运到井底煤仓，再经主立并提升至地面，运输能力大，自动化程度高。 副立井运输采用罐笼直接下放物料。同时也能满足大型设备的下放与提升。大巷 辅助运输采

38、用有轨运输，运输能力大，调度方便灵活。(3)通风安全条件的校核矿井瓦斯无爆炸危险性，有煤尘爆炸危险。须采取降尘措施。(4)矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表 3-1。表3-1我国新建各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计 生产能力 (mt/a)矿井设计服务年限(a)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角<25煤层倾角25° 45°煤层倾角>45°6.0及以上7035-3.0 5.060301-1.2 2.4502520150.45 0.9402015154 井田开拓4.1 井田开

39、拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入 媒体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓 的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓 方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题， 具体有下列几个问题需认真研 究。(1)确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置。(2)合理确定开采水平的数目和位置。(3)布置大巷及井底车场。(4)确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。(5)进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。(6)合理确定矿井通风、运

40、输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经 全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：(1)贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效 创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工 程量，节约基建投资，加快矿井建设。(2)合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生 产。(3)合理开发国家资源，减少煤炭损失。(4)必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、 供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状 态。(5)要适应当前国家的技术

41、水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工 艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。(6)根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它 有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标1.主井、副井该矿井主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，煤系和煤层沉积 稳定，为华北型含煤岩系,无岩浆侵入，平均厚度 310ml全部为第四系冲积层 所覆盖，地形平坦，由东北向西南逐渐降低，坡度极为平缓。地面标高变化于 +52f +44m之间。分析以上特点，发现不具备平碉开采的条件。只能采用立井或斜井开采。主、副井井筒位置的选择：(1)井筒沿井田走向方向的有利位置。 本井

42、田形状比较对称，储量分布比 较均匀，故井筒的有利位置应在井田走向的储量中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使井田走向的井下运输工作量减小， 通风网路较短，通风阻力较 小。(2)井筒沿倾斜方向的有利位置。立井开拓时，应沿倾向中部布置，考虑 储量，井筒定于井田倾斜方向的中部略靠下。(3)有利于矿井初期开采的井筒位置。(4)尽量不压煤或减少压煤。(5)地质及水文条件也必须考虑。(6)井口位置应便于布置工业场地。经后面方案比较及综合考虑确定主、副井筒位置在井田中央的位置。2.风井本井田煤层赋存条件比较好，属于缓倾斜煤层，初期将风井布置在井田的中 央，后期再在边界布置边界风井。4.1.2 工业场地

43、位置、形状和面积工业场地的选择应主要考虑以下因素：(1)尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；(2)占地要少，尽量做到不搬迁村庄；(3)尽量布置在地质条件比较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高 洪水位；(4)尽量减少工业场地的压煤损失。本矿井设计生产能力为4.0mt/a,所以取工业广场的尺寸为 500mx 800m的 长方形。煤层的平均倾角为6°,工业广场的中心处在井田走向和倾向的中央，其中心处埋藏深度为-386m,该处表土层厚度为40m,主井、副井，地表建筑物均 布置在工业广场内。4.1.3 阶段划分和开采水平设置及参数1 .阶段和开采水平设置根据井田条件和煤炭工业矿井设计规范

44、 的有关规定，本井田划分为两个 阶段。阶段内采用采区式准备方式，在井田每翼布置一个生产采取，为减少初期 工程量，缩短建井时间，采区间采用前进式开采顺序。上山开采优点：(1)上山开采时，煤向下运输，上山运输能力大，输送机的铺设长度较长， 倾角较大时还可采用自溜运输，运费低；(2)上山开采时，井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单；(3)上山开采时新鲜风流由进风上山进去采区，污风经回风上山流入回风道，新与污风均向上流动，沿倾斜方向的风路较短；(4)上山掘进的装载、运输、排水等相对简单，掘进速度速快、效率高、 成本相对比较低，没有跑车事故的安全隐患。上山开采的缺点：(1)从全矿看，上山开采有折返运

45、输；(2)但水平服务年限短，开采水平数目多，不利于合里集中生产。下山开采的优点：(1)下山开才时，向上运输，无折返运输，总的运输工作量较少；(2)上下山同时开采的优点是水平服务年限长，矿井开采水平数目少；有 利于合理集中生产；新建矿井，可减少巷道工程量，缩短建井工期，降低吨煤投 资费用。下山开采的缺点：(1)下山开采时，各采区要解决采区的排水问题；(2)下山掘进的装载、运输、排水等复杂，掘金速度慢、效率较低、成本 高；(3)下山开采新风由进风下山进入采区，污风经回风下山到回风道，风流 在进风下山和回风下山内方向相反， 采区范围内沿倾斜方向的风路长，在通风最 困难时，约比上山采区长一倍。总之下山

46、开采的优点主要是充分利用原有开采水平的井巷和设施， ，节省开 拓工程量和基建投资，可延长水平服务年限，推迟矿井下一水平延深的期限； 上 山开采在生产技术上较优越。上山开采适用条件：(1)开采薄或中厚煤层的单一煤层采区，采区服务年限短；(2)开采只有两个分层的单一煤层采区，煤层顶底板岩层比较稳固，煤质 在中硬以上，上山不难维护，(3)煤层群联合准备的采区，下部有维护条件较好的薄及中厚煤层；(4)为部分煤层服务的，维护期限不长的专用于通风或运煤的上山。下山开采适用条件：(1)对倾角小于16度的缓斜煤层，瓦斯及水的涌出量不太大，前述下山开 采的缺点并不严重，而其节约工程量的优点则较突出；(2)当井田

47、深部受自然条件限制，储量不多，深部境界不一，设置开采水 平有困难或不经济时，可在最终水平以下设一部分下山采区；(3) 一些多水平开采的矿井，由于开采强度大，井田走向长度短，水平接 替紧张，原有生产水平保证不了矿井产量时， 可在街坊邻里中央部分布置一个或 几个下山采区，安排一部分生产任务，同时通过采区下山掘一部分下开采水平的 大巷,车场及碉室，以加快下水平的开拓延深。本设计由于采用综采放顶煤工艺进行回采， 瓦斯涌出量相比分层开采相对要 高一些，而且阶段斜长相对要长一些。综合考虑不宜采用下行的通风方式，在以安全为前提综合考虑决定本设计各阶段均采用上山开采本设计由于采用综采放顶煤工艺进行回采， 瓦斯

48、涌出量相比分层开采相对要 高一些，而且阶段斜长相对要长一些。综合考虑不宜采用下行的通风方式，在以 安全为前提综合考虑决定本设计各阶段均采用上山开采。2.阶段和开采水平参数(1)各阶段设计储量的计算zg=sx mxrxl0-4/cosa一阶段井田水平面积， 煤层的厚度，9.00m； -煤的容重，1.35t/m3;-为煤层倾角，6。式中：zg阶段的设计储量，万t; m2；第一阶段：zg= 17608500x 9.00x 1.35x 10-4/cos6° =21512.2万 t第一阶段：zg= 48782.2 21512.2=27270万 t(2)各阶段可采储量的计算阶段可采储量是矿井设计

49、的该阶段的可以采出的储量，可以按下式计算：zk=zgxc式中：zk矿井可采储量，万t;zg矿井设计储量，万t；c采区采出率，厚煤层不小于0.75;中厚煤层不小于0.8;薄煤层不小于0.85。第一阶段：zk =21512.2x 0.8=17209.8万 t(3)第一阶段的服务年限t尸zk1/ (axk)式中：t1阶段的服务年限，年；zk1 阶段的可采储量，万吨；a 矿井的设计生产能力，万吨/年。则:=17209.8/(400x1.3) =33.1 年 >30 年符合煤炭工业矿井设计规范要求的第一阶段的服务年限。4.1.4开拓方案及经济技术比较井田延伸方案有两种：立井延伸和斜井开拓。这两种延伸方案在经济和技术 上都是可行的，所以都可以采用。综合以上四种情况，提出以下技术上可行的两种开拓方案： 方案一、 立井 多水平双斜井延深(如图4-1),方案二、立井多水平双立井延深(如图4-2)。方案一立井多水平双斜井延深+49方案二立井多水平双立井延深方案一、立井多水平双斜井延深优点：立井延伸的适应性强，不受煤层